Skelett- und Zahnentwicklung larvaler Batrachia: Der Einfluss von Entwicklungsprozessen auf die Entstehung von evolutionären Neuheiten und die Evolution der Vielfalt der Neobatrachia.

• Antragsteller: Dr. Paul Lukas
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532830077

Der knorpelige bzw. knöcherne Schädel ist die zentrale Innovation der Wirbeltiere. Der Aufbau ist hochkomplex und seine Aufgaben reichen vom Schutz des Gehirnes und wichtiger Sinnesorgane bis hin zur effektiven Nahrungsaufnahme. Während der Ontogenese wird der Schädel zunächst aus Knorpeln aufgebaut. Diese sind im Gegensatz zu Knochen schneller und mit weniger Energieaufwand zu bilden, wodurch ihr frühes Auftreten begünstigt wird. Das knorpelige Vorläuferskelett wird während der weiteren Entwicklung überwiegend durch Knochen ersetzt. Für die Diversifikation der Anura ist das Kaulquappenstadium von zentraler Bedeutung für deren Erfolg. Die Trennung von Larven und adulten Tieren hinsichtlich Physiologie, Morphologie und Ökologie ermöglicht es, aquatische und terrestrische Habitate unabhängig voneinander effektiv zu nutzen. Die Kaulquappen der Anura grenzen sich von adulten Fröschen durch ihren kugelförmigen Körper und dem langen, muskulösen Schwanz ab. Neben diesen Eigenschaften ist die Mundregion der Kaulquappen für deren Erfolg und Diversität von großer Bedeutung. Ein Mundfeld umgibt das Maul. Es besteht typischerweise aus einer Ober- und einer Unterlippe. Beide sind umgeben von einer oder mehrerer Reihen von Hornstrukturen, den sogenannten labialen Hornzähne. In diesem Projekt wird die Skelettentwicklung der Batrachia und die Entwicklung der labialen Hornzähne der Anura vergleichend untersucht. Basierend auf Histologie, Immunhistochemie, Clearing and Staining und µ-CT wird die Skelettentwicklung verschiedener Anura und Urodela analysiert und beschrieben. Der Vergleich der Sequenzen mittels Heterochronie Plot, Parsimov-based Genetic Inference und anatomischer Netzwerkanalyse sollen Aufschluss über heterochrone Verschiebungen der Entwicklungssequenzen und die Modularität des sich entwickelnden Schädels liefern, sowie die anzestralen Entwicklungssequenzen rekonstruieren. Etwaige Veränderungen der Entwicklung sollen identifiziert und Eigenschaften der Skelettentwicklung verschiedener Taxa definiert werden. Diese werden außerdem mit den Eigenschaften der Skelettentwicklung anderer Wirbeltiere verglichen. Bisherige Ergebnisse weisen nach, dass sich die Sequenz der Skelettentwicklung larvaler Anura von anderen Wirbeltiere unterscheidet. Ein Vergleich mit Vertretern der Urodela wird Aufschluss darüber geben, ob dies eine exklusive Eigenschaft der Batrachia und wie die Skelettentwicklung der Urodela einzuordnen ist. Die Entwicklung der labialen Hornzähne verschiedener Anura wird mittels Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und Histologie auf zellulärem Niveau untersucht und beschrieben. Ein Ergebnis des Projektes wird die erstmalige und detaillierte Beschreibung der Entwicklung dieser Struktur sein. Insgesamt wird das Projekt die Kenntnisse über die skelettale Entwicklung larvaler Batrachia erweitern und unser Verständnis über die Mechanismen, die der Evolution der Skelettentwicklung zu Grunde liegen, voranbringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen